soal fisika hukum newton

Pengantar Hukum Newton

Hukum Newton adalah salah satu pilar utama dalam ilmu fisika yang menjelaskan hubungan antara gaya dan gerak. Ditemukan oleh Sir Isaac Newton, hukum ini terdiri dari tiga prinsip dasar yang fundamental untuk memahami bagaimana benda bergerak dan berinteraksi di alam semesta. Dari benda yang diam hingga objek yang bergerak dengan percepatan, Hukum Newton memberikan kerangka kerja untuk menganalisis berbagai fenomena fisika.

Artikel ini menyajikan kumpulan soal fisika Hukum Newton yang komprehensif, dirancang untuk membantu Anda menguji dan memperdalam pemahaman Anda. Kami telah menyusun 20 soal pilihan ganda, 5 soal isian singkat, 5 soal uraian, dan 2 soal menjodohkan yang mencakup berbagai aspek Hukum I, II, dan III Newton. Setiap soal dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan mendetail, menjadikannya sumber belajar yang sempurna untuk siswa SMA, SMP, atau siapa pun yang ingin menguasai konsep dasar dinamika.

Mari kita mulai menguji pemahaman Anda!

Soal Pilihan Ganda

Hukum I Newton menyatakan bahwa sebuah benda akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan konstan jika resultan gaya yang bekerja padanya adalah nol. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum ….
1. Aksi-Reaksi
2. Inersia
3. Gravitasi
4. Percepatan
5. Keseimbangan
Sebuah mobil dengan massa 1000 kg bergerak dengan percepatan 2 m/s². Besar gaya yang bekerja pada mobil tersebut adalah ….
1. 500 N
2. 1000 N
3. 2000 N
4. 4000 N
5. 5000 N
Ketika Anda mendorong dinding, dinding tersebut akan memberikan gaya yang sama besar namun berlawanan arah kepada Anda. Ini adalah contoh dari Hukum Newton yang ke ….
1. Satu
2. Dua
3. Tiga
4. Empat
5. Lima
Satuan SI untuk gaya adalah ….
1. Joule
2. Watt
3. Newton
4. Pascal
5. Meter
Sebuah benda bermassa 5 kg ditarik dengan gaya 20 N. Percepatan yang dialami benda tersebut adalah ….
1. 0,25 m/s²
2. 4 m/s²
3. 15 m/s²
4. 25 m/s²
5. 100 m/s²
Pernyataan yang benar mengenai massa dan berat adalah ….
1. Massa adalah besaran vektor, berat adalah besaran skalar.
2. Massa bergantung pada gravitasi, berat tidak.
3. Massa adalah ukuran inersia benda, berat adalah gaya gravitasi.
4. Massa dan berat memiliki satuan yang sama.
5. Massa benda berubah ketika dipindahkan ke tempat yang berbeda gravitasi.
Benda yang mula-mula diam akan cenderung tetap diam, dan benda yang bergerak akan cenderung tetap bergerak lurus beraturan. Sifat ini disebut ….
1. Momen inersia
2. Gaya sentripetal
3. Gaya sentrifugal
4. Inersia
5. Momentum
Dua buah gaya, F₁ = 10 N ke kanan dan F₂ = 5 N ke kiri, bekerja pada sebuah benda. Resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah ….
1. 5 N ke kiri
2. 5 N ke kanan
3. 15 N ke kiri
4. 15 N ke kanan
5. 0 N
Sebuah lift bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s². Jika massa penumpang 60 kg dan g = 10 m/s², gaya normal yang dialami penumpang adalah ….
1. 480 N
2. 600 N
3. 720 N
4. 780 N
5. 800 N
Gaya gesek statis adalah gaya gesek yang bekerja ketika benda ….
1. Sedang bergerak
2. Akan mulai bergerak
3. Bergerak dengan kecepatan konstan
4. Meluncur
5. Terjatuh
Sebuah balok bermassa 2 kg diletakkan di atas lantai licin. Balok tersebut didorong dengan gaya horizontal 10 N. Percepatan balok adalah ….
1. 2 m/s²
2. 5 m/s²
3. 10 m/s²
4. 12 m/s²
5. 20 m/s²
Jika gaya yang bekerja pada suatu benda diperbesar dua kali lipat, sedangkan massanya tetap, maka percepatan benda akan ….
1. Berkurang setengahnya
2. Tetap sama
3. Bertambah dua kali lipat
4. Bertambah empat kali lipat
5. Berkurang dua kali lipat
Berikut ini adalah contoh penerapan Hukum III Newton, kecuali ….
1. Gaya dorong roket
2. Perenang mendayung air ke belakang
3. Orang berjalan menapak tanah
4. Benda jatuh bebas
5. Tendangan bola
Koefisien gesek kinetis ( x03bc k) selalu ….
1. Lebih besar dari koefisien gesek statis ( x03bc s)
2. Sama dengan koefisien gesek statis ( x03bc s)
3. Lebih kecil dari koefisien gesek statis ( x03bc s)
4. Tidak bergantung pada koefisien gesek statis ( x03bc s)
5. Selalu nol
Sebuah benda bermassa 4 kg mengalami percepatan 3 m/s². Gaya total yang bekerja pada benda adalah ….
1. 1,33 N
2. 7 N
3. 12 N
4. 24 N
5. 36 N
Manakah dari situasi berikut yang menunjukkan adanya gaya normal?
1. Sebuah apel jatuh dari pohon
2. Buku diletakkan di atas meja
3. Magnet menarik paku
4. Bumi mengelilingi Matahari
5. Kawat berarus listrik
Percepatan gravitasi di permukaan Bumi adalah sekitar 9,8 m/s². Jika suatu benda memiliki massa 10 kg, maka beratnya di Bumi adalah ….
1. 0,98 N
2. 9,8 N
3. 10 N
4. 98 N
5. 100 N
Sebuah gaya 20 N bekerja pada benda bermassa M sehingga menghasilkan percepatan 4 m/s². Jika gaya yang sama bekerja pada benda bermassa 2M, maka percepatan yang dihasilkan adalah ….
1 m/s²
2 m/s²
4 m/s²
8 m/s²
16 m/s²

Ketika sebuah kelereng menggelinding di atas lantai dan akhirnya berhenti, hal ini disebabkan oleh ….

Gaya dorong
Gaya tarik
Gaya gesek
Gaya normal
Gaya gravitasi

Pasangan gaya aksi-reaksi selalu ….

Bekerja pada benda yang sama
Memiliki arah yang sama
Sama besar dan berlawanan arah
Sama besar dan searah
Menghasilkan percepatan yang sama

Soal Isian Singkat

Hukum I Newton sering disebut juga Hukum ……………………..
Rumus matematis untuk Hukum II Newton adalah F = ……………………..
Jika sebuah benda bermassa 10 kg berada di permukaan Bumi (g = 9,8 m/s²), berat benda tersebut adalah …………………….. N.
Gaya gesek yang bekerja pada benda yang sedang bergerak disebut gaya gesek ……………………..
Sebuah balok ditarik dengan gaya 15 N dan menghasilkan percepatan 3 m/s². Massa balok tersebut adalah …………………….. kg.

Soal Uraian

Jelaskan perbedaan antara massa dan berat suatu benda berdasarkan Hukum Newton!
Sebuah mobil bermassa 1200 kg mula-mula diam. Setelah 5 detik, kecepatan mobil menjadi 10 m/s. Hitunglah besar gaya rata-rata yang bekerja pada mobil tersebut!
Berikan dua contoh penerapan Hukum III Newton dalam kehidupan sehari-hari dan jelaskan mengapa contoh tersebut sesuai dengan hukum tersebut!
Sebuah kotak bermassa 5 kg diletakkan di atas lantai kasar. Koefisien gesek statis antara kotak dan lantai adalah 0,4, sedangkan koefisien gesek kinetisnya 0,3. Jika g = 10 m/s²:
1. Berapa gaya gesek statis maksimum?
2. Berapa gaya gesek kinetis?
3. Jika kotak didorong dengan gaya 25 N, apakah kotak akan bergerak? Jika bergerak, berapa percepatannya?
Sebuah benda bermassa 2 kg didorong di atas permukaan datar dengan gaya 20 N. Jika ada gaya gesek sebesar 4 N yang menghambat gerak benda, berapa percepatan yang dialami benda tersebut?

Soal Menjodohkan

Jodohkan pernyataan di kolom kiri dengan konsep fisika yang tepat di kolom kanan!

Kolom Kiri
1. Kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaannya
2. Gaya yang menahan gerak relatif dua permukaan
3. Hubungan F = m × a
4. Gaya aksi dan reaksi memiliki besar sama, arah berlawanan
5. Satuan untuk gaya
Kolom Kanan
1. Hukum II Newton
2. Inersia
3. Newton
4. Gaya Gesek
5. Hukum III Newton
Kolom Kiri
1. Gaya yang bekerja tegak lurus pada permukaan kontak
2. Gaya tarik Bumi terhadap benda
3. Ukuran kelembaman suatu benda
4. Perubahan kecepatan per satuan waktu
5. Benda bergerak dengan kecepatan konstan jika ΣF = 0
Kolom Kanan
1. Berat
2. Massa
3. Gaya Normal
4. Percepatan
5. Hukum I Newton

Kunci Jawaban

Pilihan Ganda

B. Inersia
Pembahasan: Hukum I Newton dikenal sebagai Hukum Inersia karena menjelaskan sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan geraknya (diam atau bergerak lurus beraturan) jika tidak ada gaya resultan yang bekerja.
C. 2000 N
Pembahasan: Menggunakan Hukum II Newton, F = m × a = 1000 kg × 2 m/s² = 2000 N.
C. Tiga
Pembahasan: Ini adalah contoh jelas Hukum III Newton (aksi-reaksi), di mana gaya yang diberikan (aksi) akan dibalas dengan gaya yang sama besar dan berlawanan arah (reaksi).
C. Newton
Pembahasan: Satuan SI untuk gaya adalah Newton (N).
B. 4 m/s²
Pembahasan: Menggunakan Hukum II Newton, a = F / m = 20 N / 5 kg = 4 m/s².
C. Massa adalah ukuran inersia benda, berat adalah gaya gravitasi.
Pembahasan: Massa adalah besaran skalar yang mengukur jumlah materi dan inersia benda, nilainya selalu tetap. Berat adalah besaran vektor yang merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada benda, nilainya bergantung pada percepatan gravitasi.
D. Inersia
Pembahasan: Sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaannya (diam tetap diam, bergerak tetap bergerak) disebut inersia atau kelembaman.
B. 5 N ke kanan
Pembahasan: Resultan gaya = F₁ – F₂ = 10 N – 5 N = 5 N. Karena F₁ lebih besar dan ke kanan, resultan gaya adalah 5 N ke kanan.
C. 720 N
Pembahasan: Ketika lift bergerak ke atas dengan percepatan, gaya normal (N) lebih besar dari berat (W). N – W = m × a => N = W + m × a = (m × g) + (m × a) = (60 kg × 10 m/s²) + (60 kg × 2 m/s²) = 600 N + 120 N = 720 N.
B. Akan mulai bergerak
Pembahasan: Gaya gesek statis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda yang diam dan menahan benda agar tidak bergerak. Gaya ini mencapai nilai maksimumnya tepat sebelum benda mulai bergerak.
B. 5 m/s²
Pembahasan: Karena lantai licin, tidak ada gaya gesek. Menggunakan Hukum II Newton, a = F / m = 10 N / 2 kg = 5 m/s².
C. Bertambah dua kali lipat
Pembahasan: Berdasarkan F = m × a, jika m konstan, maka F sebanding dengan a. Jika F menjadi 2F, maka a juga menjadi 2a.
D. Benda jatuh bebas
Pembahasan: Benda jatuh bebas adalah contoh percepatan akibat gravitasi, yang dijelaskan oleh Hukum II Newton dan gravitasi, bukan interaksi aksi-reaksi antara dua benda yang berbeda.
C. Lebih kecil dari koefisien gesek statis (μs)
Pembahasan: Koefisien gesek kinetis selalu lebih kecil dari koefisien gesek statis, karena lebih mudah mempertahankan benda bergerak daripada memulainya dari keadaan diam.
C. 12 N
Pembahasan: Menggunakan Hukum II Newton, F = m × a = 4 kg × 3 m/s² = 12 N.
B. Buku diletakkan di atas meja
Pembahasan: Gaya normal adalah gaya yang diberikan oleh permukaan kontak pada suatu benda, tegak lurus terhadap permukaan tersebut, untuk menopang benda. Ketika buku diletakkan di meja, meja memberikan gaya normal pada buku.
D. 98 N
Pembahasan: Berat (W) = massa (m) × percepatan gravitasi (g) = 10 kg × 9,8 m/s² = 98 N.
B. 2 m/s²
Pembahasan: Dari kondisi pertama: F = M × 4 m/s², jadi M = F / 4. Jika gaya yang sama (F) bekerja pada 2M: a’ = F / (2M) = F / (2 × F/4) = F / (F/2) = 2 m/s².
C. Gaya gesek
Pembahasan: Gaya gesek adalah gaya yang menghambat gerak relatif antara dua permukaan yang bersentuhan, menyebabkan benda yang bergerak akhirnya berhenti.
C. Sama besar dan berlawanan arah
Pembahasan: Ini adalah definisi dari pasangan gaya aksi-reaksi menurut Hukum III Newton.

Isian Singkat

Inersia
m × a
98 (W = m × g = 10 kg × 9,8 m/s² = 98 N)
Kinetis
5 (m = F / a = 15 N / 3 m/s² = 5 kg)

Uraian

Perbedaan Massa dan Berat:
* Massa: Adalah ukuran kuantitas materi yang terkandung dalam suatu benda dan juga ukuran inersia (kelembaman) benda. Massa adalah besaran skalar, nilainya tetap di mana pun benda berada, tidak bergantung pada gravitasi. Satuan SI-nya adalah kilogram (kg).
* Berat: Adalah gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda. Berat adalah besaran vektor, nilainya bergantung pada percepatan gravitasi di tempat benda berada. Oleh karena itu, berat suatu benda dapat berubah jika dipindahkan ke tempat dengan gravitasi yang berbeda (misalnya, di Bumi vs. di Bulan). Satuan SI-nya adalah Newton (N). Rumusnya W = m × g.
Perhitungan Gaya Rata-rata:
* Diketahui: m = 1200 kg, v₀ = 0 m/s (diam), t = 5 s, vₜ = 10 m/s.
* Langkah 1: Hitung percepatan (a).
a = (vₜ – v₀) / t = (10 m/s – 0 m/s) / 5 s = 10 m/s / 5 s = 2 m/s².
* Langkah 2: Hitung gaya rata-rata (F) menggunakan Hukum II Newton.
F = m × a = 1200 kg × 2 m/s² = 2400 N.
* Jadi, besar gaya rata-rata yang bekerja pada mobil adalah 2400 N.
Dua Contoh Penerapan Hukum III Newton:
* Mendayung Perahu: Ketika seseorang mendayung perahu, dayung mendorong air ke belakang (aksi). Sebagai reaksinya, air mendorong dayung (dan perahu) ke depan dengan gaya yang sama besar dan berlawanan arah, menyebabkan perahu bergerak maju.
* Peluncuran Roket: Roket mengeluarkan gas panas dengan kecepatan tinggi ke bawah (aksi). Sebagai reaksi, gas panas tersebut mendorong roket ke atas dengan gaya yang sama besar dan berlawanan arah, memungkinkan roket meluncur ke luar angkasa.
* Berjalan Kaki: Saat kita berjalan, kaki kita mendorong tanah ke belakang (aksi). Sebagai reaksinya, tanah mendorong kaki kita ke depan dengan gaya yang sama besar dan berlawanan arah, sehingga kita bisa bergerak maju.
Perhitungan Gaya Gesek dan Percepatan:
* Diketahui: m = 5 kg, μs = 0,4, μk = 0,3, g = 10 m/s².
* Gaya normal (N) = berat (W) = m × g = 5 kg × 10 m/s² = 50 N.
* a. Gaya gesek statis maksimum (fs_max):
fs_max = μs × N = 0,4 × 50 N = 20 N.
* b. Gaya gesek kinetis (fk):
fk = μk × N = 0,3 × 50 N = 15 N.
* c. Jika kotak didorong dengan gaya 25 N:
Bandingkan gaya dorong (F_dorong) dengan gaya gesek statis maksimum.
F_dorong = 25 N.
fs_max = 20 N.
Karena F_dorong (25 N) > fs_max (20 N), maka kotak akan bergerak.
Percepatan (a) dihitung menggunakan gaya gesek kinetis:
ΣF = m × a
F_dorong – fk = m × a
25 N – 15 N = 5 kg × a
10 N = 5 kg × a
a = 10 N / 5 kg = 2 m/s².
* Jadi, jika didorong 25 N, kotak akan bergerak dengan percepatan 2 m/s².
Perhitungan Percepatan Benda:
* Diketahui: m = 2 kg, F_dorong = 20 N, F_gesek = 4 N.
* Langkah 1: Hitung resultan gaya (ΣF).
ΣF = F_dorong – F_gesek = 20 N – 4 N = 16 N.
* Langkah 2: Hitung percepatan (a) menggunakan Hukum II Newton.
ΣF = m × a
16 N = 2 kg × a
a = 16 N / 2 kg = 8 m/s².
* Jadi, percepatan yang dialami benda tersebut adalah 8 m/s².

Menjodohkan

a. Kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaannya → B. Inersia

b. Gaya yang menahan gerak relatif dua permukaan → D. Gaya Gesek

c. Hubungan F = m × a → A. Hukum II Newton

d. Gaya aksi dan reaksi memiliki besar sama, arah berlawanan → E. Hukum III Newton

e. Satuan untuk gaya → C. Newton
a. Gaya yang bekerja tegak lurus pada permukaan kontak → C. Gaya Normal

b. Gaya tarik Bumi terhadap benda → A. Berat

c. Ukuran kelembaman suatu benda → B. Massa

d. Perubahan kecepatan per satuan waktu → D. Percepatan

e. Benda bergerak dengan kecepatan konstan jika ΣF = 0 → E. Hukum I Newton